Digestión y Absorción de Proteínas Generalidades Fuente de proteínas para digestión y absorción: - 70-100 g/día de dieta - 20-30 g/día de secreción endógena - 20-30 g/día de descamación intestinal La proteína dietaria es la única fuente de aminoácidos esenciales y necesaria para la mantención del balance nitrogenado La digestión es muy eficiente y ocurre predominante- mente a nivel de intestino delgado Enorme variedad de posibles combinaciones aminoací- dicas exige múltiples sistemas de hidrólisis enzimática y transporte aminoacídico intestinales

Calidad y Digestibilidad de las Proteínas Valor biológico está determinado por eficien- cia de utilización en crecimiento y se corre- ciona con % de aminoácidos esenciales Digestibilidad proteica depende de: - fuente proteica: animal >> vegetal - contenido de prolina : >% de prolina (glúten, caseína) disminuye digestibilidad - fosfoproteínas (caseína) son más resistentes a proteasas pancréaticas - manejo pre-ingesta: cocción facilita la digestibili- dad, aunque en ciertos casos disminuye por generación de aductos intra/intermoleculares

Estructura de las Proteínas Secuencia primaria estructurada por ordena- miento lineal de 20 aminoácidos C O H R H3N + - Alifático: G, A, V, L, I, P Aromático: F, W, Y Polar, sin carga: Q, R, S, T, M, C Básico: R, K, H Acídico: D, E O O O HN C H C HN C H C HN C H C R1 R2 R3

Digestión y Absorción de Proteínas Esquema General Proteínas Proteasas y peptidasas gástricas y pancreáticas LUMEN INTESTINAL Oligopéptidos Aminoácidos Péptidos Peptidasas de membrana ENTEROCITO Aminoácidos Péptidos Peptidasas citosólicas SANGRE PORTAL Aminoácidos (90%) Péptidos (10%)

Digestión de Proteínas Fases Fase luminal Proteasas y peptidasas solubles Ocurre en estómago e intestino Fase Parietal Peptidasas asociadas a membrana plasmá- tica y de localización intracelular Ocurre sólo en intestino

Digestión de Proteínas Fase Luminal Gástrica Emulsificación y denaturación acídica aumentan susceptibilidad a proteólisis enzimática Pepsinas (proteasas ácidas) gástricas • Producto de células principales • Precursores inactivos (pepsinógenos I y II) • Activación por autocatálisis a pH ácido • Máxima actividad a pH 1-3 con inactivación a pH > 4.5 • Actúan sobre enlace peptídico formado por aminoácidos aromáticos y alifáticos • Generan oligopéptidos de gran tamaño y no absorbibles

Digestión de Proteínas Fase Luminal Gástrica (cont.) Regulación de la secreción de pepsinógenos por factores hormonales (gastrina, histamina) y neurales (vago/acetilcolina) Dependiente de secreción de ácido gástrico y proporcional a tiempo de residencia gástrico Sólo determina 10-15% de la digestión de proteínas dietarias y NO es un proceso esencial en la digestión proteica total

Digestión de Proteínas Fase Luminal Intestinal Mediada por acción secuencial de proteasas pan- creáticas secretadas por células zimógenas Las proteasas pancreáticas actúan a pH neutro generando oligopéptidos (60-70%) y amino- ácidos libres (30-40%) Secreción de proteasas pancreáticas es regulada por factores hormonales (CCK, secretina, gastrina) y neurales (acetilcolina, VIP) por vía de cAMP y Ca+2/calmodulina

Activación de Proteasas Pancreáticas Son secretadas en forma inactiva y se activan por cascada proteolítica iniciada por enteroquinasa Tripsinógeno Enteroquinasa Tripsina ENDOPEPTIDASAS Tripsinógeno Tripsina Quimotripsinógeno Quimotripsina Proelastasa Elastasa ECTOPEPTIDASAS Procarboxipeptidasa A Carboxipeptidasa A Procarboxipeptidasa B Carboxipeptidasa B

Digestión Intraluminal de Proteínas por Acción de Proteasas Pancreáticas NH2 NH2 Arg COOH Carboxi- Peptidasa B AA Básicos NH2 Tripsina Arg NH2 COOH Arg COOH NH2 Oligopéptidos Quimotripsina NH2 Phe Phe Carboxi- Peptidasa A COOH COOH Leu NH2 NH2 Phe COOH Elastasa NH2 Leu COOH COOH Leu AA Neutros COOH

Digestión Intestinal de Proteínas Fase Parietal de la Digestión Intestinal de Proteínas Proteasas asociadas a membrana celular • Más de 20 peptidasas diferentes: endopeptidasas, aminopeptidasas, carboxipeptidasas, dipeptidasas (pro- lina-dipeptidasa) • Digieren oligopéptidos luminales a amino- ácidos libres, dipéptidos y tripéptidos • Actividad regulada por sustrato y producto Proteasas intracelulares Amino di- y tripeptidasa, prolina-dipeptidasa

Absorción Intestinal por Transporte de Aminoácidos y Péptidos Ocurre por transportadores de aminoácidos y péptidos del ribete estriado Transporte activo/pasivo y Na+ dependiente/inde- pendiente Necesidad de múltiples transportadores determina- dos por la diferencia de tamaño y carga de los aminoácidos y péptidos Transporte peptídico más rápido que aminoácidos T. peptídico T. aminoacídico Yeyuno >> Ileón Ileón >> Yeyuno

Transporte Intestinal de Aminoácidos Ocurre por varios mecanismos: % Relativo para Alanina T. activo Na+ dependiente 75% T. facilitado Na+ independ. 20% Difusión pasiva < 5% LUMEN INTESTINAL Aminoácidos Aminoácidos Na+ Na+ Aminoácidos Aminoácidos ENTEROCITO K+ SANGRE PORTAL K+ Aminoácidos Na+ Aminoácidos

Transportadores de Aminoácidos del Ribete Estriado del Epitelio Intestinal Dependencia Sistema Sustrato Na+ Otros iones B Aminoácidos neutros SI NO B0,+ Aminoácidos neutros, SI NO básicos y cisteína b0,+ Aminoácidos neutros, NO NO y0 Aminoácidos básicos NO NO IMINO Prolina, hidroxiprolina SI Cl-  -Aminoácidos SI Cl- X-AG Aminoácidos acídicos SI K+

Transporte Intestinal de Aminoácidos Ocurre por varios mecanismos: % Relativo para Alanina T. activo Na+ dependiente 75% T. facilitado Na+ independ. 20% Difusión pasiva < 5% LUMEN INTESTINAL Aminoácidos Aminoácidos Na+ Na+ Aminoácidos Aminoácidos ENTEROCITO K+ SANGRE PORTAL K+ Aminoácidos Na+ Aminoácidos

Transportadores de Aminoácidos del Dominio Basolateral del Epitelio Intestinal Dependencia de Sistema Sustrato Gradiente de Na+ A Aminoácidos neutros, SI prolina, hidroxiprolina ASC Aminoácidos neutros de SI 3-4 carbonos asc Aminoácidos neutros de NO L Aminoácidos hidrofóbicos NO de gran tamaño y+ Aminoácidos básicos NO

Transporte Intestinal de Péptidos Transporte activo de di- y tripéptidos acoplado a hidrogeniones LUMEN INTESTINAL Péptidos 2H+ Na+ H+ Na+ Péptidos Peptidasas citosólicas ENTEROCITO Aminoácidos SANGRE PORTAL Péptidos Aminoácidos K+ Na+

Importancia de la Absorción de Amino- ácidos y Péptidos en el Metabolismo Energético y Proteico del Intestino Los aminoácidos absorbidos, en particular glutamina, aspartato y glutamato, son la principal fuente energética del intestino Aproximadamente 10% de los aminoácidos absor- bidos se utilizan para síntesis proteica endó- gena en el enterocito

Sindromes Clínicos Hereditarios Asociados a Malabsorción Proteica Intestinal Defectos Específicos de Digestión/Absorción Proteica • Deficiencia de enteroquinasa o tripsinógeno • Deficiencia de prolina dipeptidasa • Sindrome de Hartnup: defecto en transporte de aminoácidos neutros • Cistinuria: defecto en transporte de amino- ácidos básicos y cisteína • Intolerancia proteica lisinúrica Defectos Generales de Absorción Intestinal • Fibrosis quística: insuficiencia pancreática • Otros